¿Qué rastros deja el viento en el bosque y qué se puede averiguar sobre ellos

Los vientos huracanados matan personas, destruyen edificios, voltean automóviles, rompen los soportes de las líneas eléctricas. También derriba árboles. Al estudiar tales ruinas forestales, puede obtener mucha información sobre los fenómenos meteorológicos que los organizaron, e incluso muchos años después. Por las cicatrices que deja el viento en el cuerpo del bosque, uno puede entender si fue una ráfaga o un Tornado, hacia dónde se dirigía, cómo fue. Alexander Chernokulsky del Instituto de física atmosférica de la Academia de Ciencias de Rusia y Andrei shikhov de la Universidad de Perm hablan sobre los vientos rusos y lo que se puede decir sobre ellos sobre los vientos huracanados del pasado.

Este diciembre, un fuerte Tornado barrió cuatro Estados estadounidenses. Para diciembre, esto es muy inusual, los tornados fuertes (como comúnmente se llaman tornados en Rusia) en la temporada de invierno son muy raros. Rusia está familiarizada de primera mano con los tornados, que se llevan regularmente sobre sus tierras, generalmente de mayo a septiembre. Al mismo tiempo, la mayoría de las veces también se observan chubascos: fuertes aumentos del viento, generalmente de corta Duración.

Especialmente fuertes chubascos y tornados pueden conducir a vientos catastróficos (también llamados sólidos o masivos), destruyendo casi todo el árbol. Además, estos vientos ayudan a propagar las plagas del bosque (por ejemplo, los escarabajos de impresión) y aumentan el riesgo de incendios forestales. Por otro lado, los vientos también contribuyen a la renovación natural de los ecosistemas forestales, aumentando su resiliencia. Es cierto que esto se aplica más bien a los vientos endémicos: desprendimientos regulares o roturas de árboles individuales bajo la influencia de vientos no extremos.

Cómo sopla los árboles

En la literatura, además de la palabra "viento", también se puede encontrar el término cortavientos, que designa áreas de bosque en las que los árboles se rompen bajo la influencia del viento, en lugar de arrancarse con las raíces. Recientemente, las imágenes satelitales comenzaron a usarse para estudiar los vientos, en los que es imposible distinguir el viento del viento. Por lo tanto, por simplicidad los usaremos como sinónimos completos.

En general, la resistencia de los árboles a los efectos del viento depende de una variedad de factores:

• meteorológico, que incluye no solo la velocidad del viento, sino también, por ejemplo, una carga adicional en la corona de un árbol en forma de lluvia intensa, nieve húmeda o hielo; 
• propiedades de los árboles - su raza, edad, forma de la corona, sistema de raíces; 
• ubicaciones-pendiente y exposición de pendiente, humedad del Suelo, potencia del perfil del Suelo.

Todos estos factores tienen en cuenta los modelos matemáticos actuales para calcular la probabilidad de viento en condiciones meteorológicas dadas para especies de árboles dadas en un terreno específico.

Romper el viento del árbol o arrancarlo de la raíz depende principalmente de la forma de la corona, el tipo de sistema de raíces del árbol y las propiedades del Suelo. Los pinos, por ejemplo, el viento se romperá con mayor frecuencia, y los abetos y los abetos se arrancarán. La probabilidad de romper la madera también depende de la resistencia de la madera. Por lo tanto, en los Estados Unidos, al evaluar la intensidad de los tornados, las especies arbóreas se dividen en dos grupos: con madera sólida (roble, arce, abedul, Fresno) y blanda (pino, abeto, abeto, cedro, ciprés). 

Las propiedades del Suelo también afectan. Los árboles que crecen en Suelos de montaña anegados o de baja potencia son los más susceptibles a la caída. Incluso un viento de velocidad moderada puede derribar árboles en tales lugares. Los árboles que crecen en los bordes de las talas también son más sensibles al viento. Los árboles urbanos no pueden llamarse resistentes al viento, ya que, por regla general, tienen un sistema de raíces mal desarrollado.

Los vientos continuos en los bosques dejan atrás vientos cuya velocidad está cerca de los valores de huracán. Si están acompañados por un fuerte aguanieve o hielo, entonces la velocidad del viento más baja será suficiente. En Suiza, por ejemplo, la mayoría de los grandes vientos sólidos ocurrieron a velocidades de viento de 35 metros por segundo o más. Un signo de las velocidades de viento más altas características de los tornados fuertes (categoría F3 y superior en la escala Fujita, velocidad del viento superior a 70 metros por segundo) son daños como la corteza arrancada de los árboles. Pero solo se pueden establecer a partir de fotos del lugar o durante una encuesta real sobre el terreno.

Los vientos más grandes están asociados con ciclones. Por ejemplo, el huracán Katrina en agosto de 2005 destruyó o dañó más de dos millones de hectáreas de bosque en los Estados Unidos. A veces, tales ciclones tropicales llegan a Rusia: el tifón Lionrok 31 de agosto 2016 dañó más de 26 miles de hectáreas de bosques en el territorio de Primorsky, incluida la reserva natural sikhote-Alinsky.

En Europa occidental y central, los vientos catastróficos son la creación de ciclones del Atlántico Norte. Aparecen principalmente en otoño e invierno, cuando la velocidad del viento en remolinos sobre el Atlántico alcanza valores de huracán. La mayoría de los bosques se vieron afectados por ellos al final de 1999: los ciclones de diciembre "Lothar" y "Martin" destruyeron más de 200 millones de metros cúbicos de soporte de árboles, esto es varias veces la tasa anual de pérdidas de los vientos. No solo la fuerza extrema de las tormentas se vio afectada, sino también el envejecimiento de los bosques europeos: cuanto más viejos son los árboles, menos resistentes al viento.

Los ciclones del Atlántico, que se mueven hacia el interior de Europa, pierden rápidamente su fuerza. Además, los fenómenos convectivos del período cálido — ráfagas y tornados pasan a primer plano. Entonces, en el oeste de Polonia, 11 August 2017, una devastadora ráfaga de larga vida con ráfagas de viento de hasta 42 metros por segundo dañó más de 78 miles de hectáreas de bosque.

En Europa, los vientos destruyen más bosques que los incendios forestales: representan el 53 por ciento de todas las pérdidas por factores naturales. Por lo tanto, su investigación aquí recibe mucha atención. Suecia y Suiza, por ejemplo, han estado recopilando escrupulosamente datos sobre los vientos en su territorio durante más de un siglo, y la cadena de observación de toda Europa se ha vuelto continua en los años 50.

Nuestro cortavientos

En cuanto a Rusia, la escala de los vientos, incluso solo en la parte Europea, por no mencionar el país en su conjunto, hasta hace poco solo se conocía muy aproximadamente. La atención de los investigadores atrajo principalmente eventos catastróficos individuales, como el viento en la reserva Visim en los Urales Medios el 6 de junio de 1995, o la destrucción de un árbol por un aluvión destructivo en las regiones de Leningrado y Novgorod el 29 de julio de 2010. El impacto de los vientos en los ecosistemas forestales se estudia en las reservas naturales — por ejemplo, en la reserva forestal central, donde los grandes vientos han ocurrido tres veces en 30 años: en 1987, 1996 y 2017. En los Urales, las reservas de Vishimsky (región de Sverdlovsk) y vishersky (región de Perm) tienen datos sobre los vientos causados por la exposición conjunta al viento y la nieve; ocurrieron, respectivamente, en 1995 y 2015. Sin embargo, hasta hace poco no había estudios sistemáticos de daños por viento en Rusia.

Esto finalmente cambió después de que las observaciones satelitales de larga data de Landsat aparecieron en el dominio público y fue posible obtener datos sobre la pérdida de bosques de los parques eólicos en los últimos 35 años en todo el territorio europeo de Rusia.

La superficie total de los bosques completamente destruidos por los vientos en la Rusia Europea es de 313 mil hectáreas. Es el 0,21 por ciento de toda la tierra cubierta de bosques en esta región.

¿Mucho o poco? Si se compara con la tala, literalmente una gota en el mar: el 90 por ciento de las pérdidas forestales en 1985-2012 fue obra de leñadores. Y si comparamos el daño del viento con el daño de los incendios (que todos han escuchado) en los últimos 20 años, es 3,5 veces menos, y esto teniendo en cuenta el desastroso verano de 2010. Y en varias regiones, los vientos han demostrado ser el principal factor natural en el daño a la cubierta forestal: por ejemplo, en la región de Novgorod, más del uno por ciento del bosque en los últimos 35 años ha caído el viento.

La mayoría de nuestros bosques fueron dañados por varias tormentas convectivas fuertes con ráfagas de viento de más de 30 metros por segundo, que dejaron atrás bandas de cortavientos continuos de varios cientos de kilómetros. En los Estados Unidos, tales eventos se llaman la palabra española "derejo" (que significa "directo"). Y si en los Estados Unidos no son infrecuentes, están bien descritos en Europa, entonces en Rusia literalmente se acaban de descubrir. De acuerdo con nuestros datos, los dos vientos más grandes están asociados con derekho: datan de junio 27 y julio 29 2010, su área total es más de un tercio del área de todos los vientos en el territorio europeo de Rusia durante 35 años.

Por lo tanto, el verano de 2010 puede considerarse una prueba de estrés climático para nuestro país: entonces, resulta que el clima no se limitó solo al calor récord y a los poderosos incendios. Durante la destrucción de los dos anticiclones bloqueantes en su periferia occidental, se formaron derejos, que vivieron más de 8 horas cada uno. La tormenta de junio dañó los bosques y pueblos de las regiones de Yaroslavl, Kostroma, Vologda y Arkhangelsk, y julio pasó por las regiones de Novgorod y Leningrado, Karelia, y luego cruzó la frontera y continuó derribando el bosque en Finlandia. Decenas de personas murieron y resultaron heridas. El viento "lamió" casi 50 mil kilómetros cuadrados, es un poco más grande que la región de Moscú, y derribó 125 mil hectáreas de bosque. La geometría del viento es impresionante: la longitud de la cicatriz que dejó en el cuerpo del bosque de derejo es más de 600 kilómetros, y el ancho entre los puntos extremos en algunos lugares llega a 70 kilómetros. Las coníferas envejecidas fueron las más afectadas — generalmente son más vulnerables al viento.

Pero tales ráfagas devastadoras y extensas son muy raras. Pero los vientos de entre 5 y 20 mil hectáreas ocurren cada 5-10 años. El último de estos sucedió recientemente, el 15 de mayo de 2021. Y, por cierto, también en la periferia occidental del anticiclón de bloqueo. Tal vez no sea una coincidencia: los meteorólogos ahora están investigando activamente el vínculo entre los anticiclones bloqueadores y el aumento de la actividad de las tormentas convectivas.

¿Un Tornado o una ráfaga?

Los tornados en el territorio europeo de Rusia derriban árboles con menos frecuencia que las fuertes ráfagas. Por ejemplo, a principios del siglo XX, un Tornado destruyó completamente la famosa arboleda Annenhof en Lefortovo.

Vi su principio y final: el cielo se volvió amarillo, las nubes de bronce volaron, la lluvia fina fue reemplazada por un granizo grande, las nubes se volvieron negras, tocaron los campanarios. La oscuridad que se produjo fue inmediatamente reemplazada por un color amarillo siniestro. Una tormenta golpeó y se hizo frío. Una nube negra descendió sobre los Halcones: creció desde abajo, y la misma otra cayó sobre ella. De repente, todo giró ... entre los zigzags de los rayos, las luces amarillas parpadeaban, y un pilar de fuego de color amarillo carmesí giraba en el medio. Un minuto después, este horror corrió ensordecedor, arruinando todo a su paso. Techos, tablas, campanas corrieron; cruces y cúpulas arrancadas, árboles arrancados de la raíz; un enorme bosque de Annenhof fue afeitado; árboles centenarios o divididos, o arrancados de la raíz. El enorme edificio del cuerpo de Cadetes y la escuela de Paramédicos fueron destruidos. A lo largo de las calles hay montañas de techos de hierro arrancados, enrollados en un tubo como papel. Hay cadáveres. Muchos muertos y heridos…

- V. A. gilyarovsky, "palabra Rusa"

En las imágenes satelitales de alta resolución, es bastante fácil distinguir las marcas de tornados en el cuerpo del bosque de la marca dejada por el aluvión. En el primer caso, el giro de los árboles caídos a la izquierda en relación con la ruta del Tornado es claramente visible; esto indica la rotación ciclónica del vórtice en sentido contrario a las agujas del reloj (los tornados girados en la otra dirección son extremadamente raros en Rusia). Y las ráfagas simplemente colocan los árboles en la dirección de su movimiento.

Los vientos causados por los tornados son más fáciles de encontrar en las imágenes satelitales: tienen una forma lineal característica, y los daños en el árbol son una característica sólida con límites claros. Ya hemos encontrado más de 500 de estas huellas en los últimos 20 años, pero su área total en el territorio de la Rusia Europea es solo el 13 por ciento de toda la superficie de los parques eólicos. Los tornados son más locales que los fuertes chubascos y, por lo tanto, el área de los vientos incluso de los tornados más fuertes y de larga vida no supera las 1 a 3 mil hectáreas. Entonces, el famoso Tornado de Ivanovo 9 July 1984, además de las víctimas humanas y las casas destruidas, dejó un rastro en el bosque que se extiende 81,5 kilómetros y ocupa un total de 971 hectáreas, y en general, ese día, todo el brote de tornados (no eran menos de ocho) derribó 3,8 miles de hectáreas de bosque. Tenga en cuenta que los vientos de 2010 están en orden de magnitud (!) grande. 

El área de los vientos puede servir como un buen indicador de la intensidad de un Tornado: en general, cuanto más débil es, menos deja el viento, y viceversa. Las imágenes satelitales muestran que en Rusia recientemente ha habido tornados, cuyas huellas son similares al viento del Tornado de Ivanovo, con una longitud de hasta 80 kilómetros y hasta dos kilómetros de ancho. Estas huellas datan de 1993, 2008, 2012 y 2013, y no se ganó tal fama, porque pasaron por territorios escasamente poblados. Hay grandes tornados detrás de los Urales: por ejemplo, en agosto de 2001, en la región de Tomsk, un Tornado atravesó el bosque durante unos 70 kilómetros y derribó aproximadamente 3400 hectáreas de bosque.

Las imágenes satelitales nos han permitido tener una nueva visión de la climatología de los tornados en Rusia. Por ejemplo, ayudó a comprender que los tornados incluso ocurren en el Ártico: pasaron varias veces cerca del círculo polar Ártico y dejaron vientos muy impresionantes. El más septentrional de ellos pasó por el centro de Siberia, cerca del paralelo 67 de latitud Norte.